450℃渗氮AISI 316L不锈钢中膨胀奥氏体的分解

奥氏体不锈钢等离子渗氮时会形成膨胀奥氏体(γN),其强度、韧性和耐蚀性均高于传统的氮化物层。然而,膨胀奥氏体在热力学上是亚稳的,其性能会因其发生分解而降低。本文对AISI 316L不锈钢进行了等离子渗氮,工艺为450℃×5 h,压力500 Pa。对渗氮后试样采用XRD、OM和TEM等进行了显微组织表征。试验结果证明了面心立方膨胀奥氏体的存在,其晶格常数比未经渗氮奥氏体增加多达9.5%。薄片试样的TEM分析表明,N层中有细小的氮化物形成,并且发现一些区域呈奇特的层片状形貌,与碳钢中的珠光体团很相似。选区电子衍射(SAED)分析表明,这些区域由膨胀奥氏体局部分解产生的体心立方铁素体和立方晶系氮化铬组成。在所研究试样中的某些区域,发现有非晶态膨胀奥氏体。N的分解与膨胀奥氏体层局部区域中铁素体稳定元素(Cr,Mo)的显微偏析和奥氏体稳定元素(Ni)的贫化有关。